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2019中考生物知識點:植物細胞工程講解介紹

來源:網絡資源 作者:中考網整理 2019-04-18 13:00:20

中考真題

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1.什么是細胞全能性?

    細胞全能性(cell totipotency)比較權威的定義是1984年國際組織培養(yǎng)協(xié)會做出的:"細胞全能性為細胞的某種特征,有這種能力的細胞保留形成有機體所有細胞類型的能力"。這個定義比一般所說的概念"一個細胞中包含著這種生物的全部遺傳信息(基因),在適當?shù)臈l件下可以發(fā)育成一個完整的生物體"更基本和全面。它不但包含了培養(yǎng)細胞再生成植株的情況(分化成各種類型的細胞,并以一定形式構建成植物),同時也包含了培養(yǎng)細胞生產次生代謝物的情況(不分化或只分化成某種類型細胞,但仍留著分化為其他細胞類型的能力)。前者成為組織培養(yǎng)和轉基因植物需要進行植株再生的理論基礎,后者成為像微生物發(fā)酵一樣培養(yǎng)細胞,生產人們所需要的次生代謝產物的理論基礎,如通過紅豆杉的細胞培養(yǎng)生產紫杉醇。

2.植物組織培養(yǎng)技術是如何發(fā)展起來的?

    技術和理論是一對孿生兄弟,相輔相成,技術手段的發(fā)明會促進理論的創(chuàng)新,理論的創(chuàng)新又會指導技術的實踐活動。植物組織培養(yǎng)也是如此。 早在1902年,哈伯蘭特(Haberlandt)提出高等植物的器官和組織可以不斷地分割,直至單個細胞的觀點,預言植物體細胞在適宜的條件下,有發(fā)育成完整植株的潛力,提出了植物細胞全能性的設想,并且用植物細胞組織進行了培養(yǎng)實驗。他雖然未能獲得再生植株,卻是植物組織培養(yǎng)的開創(chuàng)者。1902年他發(fā)表了著名論文《植物細胞離體培養(yǎng)實驗》,論文中提出的植物細胞全能性的理論是植物組織培養(yǎng)的理論基礎。 從哈伯蘭特提出植物細胞全能性的理論,到1958年斯圖爾德(F.C.Steward)等人第一次用胡蘿卜根的韌皮部細胞證實了植物細胞的全能性,用了整整56年。56年中許多科學家做的事情歸納起來都是在探索哈伯蘭特提出的"植物細胞在適宜條件下,有發(fā)育成完整植株的潛力"中的適宜條件。 20世紀60年代以后,植物組織培養(yǎng)進入了迅速發(fā)展階段,并逐步走向生產應用,如快繁脫毒、單倍體育種、種質資源保存、生產次生代謝產物等,也為人工種子、細胞融合、轉基因植物等奠定了基礎。

3.怎樣制備胡蘿卜培養(yǎng)基(供參考)?

(1)誘導胡蘿卜愈傷組織 在MS培養(yǎng)基[注]中加入質量分數(shù)為0.5 mg/L的6-BA和質量分數(shù)為0.5 mg/L的NAA

(2)誘導胡蘿卜叢芽 在MS培養(yǎng)基中加入質量分數(shù)為2 mg/L的KT和質量分數(shù)為0.2 mg/L的NAA

(3)誘導胡蘿卜生根 在1/2MS培養(yǎng)基中加入質量分數(shù)為0.1 mg/L的NAA [注]:MS培養(yǎng)基的配制方法見《選修1附錄3中八》。

4.植物組織培養(yǎng)中的愈傷組織是如何形成及再分化的?

      植物組織培養(yǎng)中使用的外植體一般是高度分化了的細胞,在植物體中是不會再分裂繁殖的,只是執(zhí)行某種功能直至死亡。這些細胞在培養(yǎng)基上培養(yǎng)時會由原來的分化狀態(tài),變成分生狀態(tài)的細胞,分裂產生愈傷組織,這個過程稱為脫分化(dedifferentiation)過程。這種轉變在細胞的形態(tài)結構和生理生化上都會產生一系列變化。組織培養(yǎng)的研究結果表明分化細胞的脫分化需要兩個條件,即創(chuàng)傷和外源激素。 目前人們對于脫分化過程的本質還不清楚。分化細胞在細胞周期中是處于一種相對靜止狀態(tài)的細胞(G0期細胞),脫分化是要打破這種狀態(tài),使細胞進入細胞周期中的G1期,并沿著G1期→S期→G2期→M期的循環(huán)進行細胞分裂,形成愈傷組織。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)細胞周期受基因調控,一種稱為編碼細胞周期依賴性激酶CDK(cycilin dependent kinase)的基因和一種細胞周期蛋白(cyclin)可能與植物細胞脫分化的第一次分裂啟動有關。那么,什么因素誘導細胞周期調控基因的作用,培養(yǎng)實踐證明與外源激素有關。至于激素如何誘導以及誘導作用的過程目前仍不清楚,有待深入研究。分化細胞脫分化后細胞結構有兩點明顯的變化:一是在細胞內出現(xiàn)液泡蛋白;二是葉綠體轉變成原質體。 當細胞脫分化形成愈傷細胞后,經過一段時期的分裂,細胞群體變成不是一種細胞類型的均一群,又會產生分化,形成分生細胞或分生細胞團,由此再生成植株有兩條途徑:一是形成體細胞胚(功能類似于受精過程產生的胚),通過體細胞胚形成再生植株。二是走器官發(fā)生的途徑再生植株,分生細胞在一定的誘導條件下重建芽的分生組織,分化出芽后再生根,成為完整的植株。

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